Desain Pengganti Pengendali Dan Hmi Pada Sistem Pengujian Beban Pegas Daun

Fase Pengujian Beban (Studi Kasus Di Pt. Muarateweh Spring)

Razdrizal Rizki Ermahri1, Balza Achmad2, Agus Arif3

1,2,3Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknik

Universitas Gadjah Mada1razdrizal@yahoo.com

3balzach@ugm.ac.id3agusarif@ugm.ac.id

Intisari—Sistem pengujian beban pegas daun merupakan bagian dari proses produksi pegas daun. Pegas daun diuji kualitas kelenturanya, terdiri dari 3 fase yakni fase pra pengujian, penguian dan pasca pengujian. PT.Muarateweh Spring sebagai salah satu produsen pegas daun merencanakan modernisasi alat pada sistem pengujian beban pegas daun agar dapat mengurangi gangguan akibat penggunaan kontrol relai.

Pada penelitian ini didesain pengganti kontroler dan HMI agar dapat digunakan pada sistem pengujian pegas daun fase pengujian beban di PT. Muarateweh Spring. Kontroler yang digunakan menggunakan PAC dan piranti lunak HMI Indusoft Web Studio V7.0. Program pada PAC didesain berdasarkan IEC 61131-3 menggunakan piranti lunak Isagraf 3.55. Hasil penelitian berupa desain pengganti kontroler dan HMI menggunakan kontroler PAC ICP DASTM XP-8747-CE6 yang dapat memenuhi proses fase pengujian beban. Selain itu, penggunaan relai menjadi lebih sedikit, jumlah I/O yang digunakan pada desain kontroler baru seluruh fase adalah 43 I/O sedangkan pada sistem awal menggunakan 125 relai.Kata kunci— pegas daun, PAC,HMI, IEC 61131-3, relai.

Abstract—Leaf spring load testing system is a part of the leaf springs process production. Leaf spring is tested based the flexure quality. It’s consist of three phases there are pre-testing, testing, and post testing phase. PT. Muarateweh Spring as the of manufacturers of leaf springs, planned modernization on leaf spring load testing system in order to reduce the disturbance caused by the use of relay control.

In this study, a replacement controller and HMI is designed to be used ono leaf spring load testing system phase load testing in PT. Muarateweh Spring. The controller used to use PAC and HMI software Indusoft Web Studio V7.0. PAC program is designed based on IEC 61131-3 using software Isagraf 3.55. The result is a replacement controller and HMI design using PAC ICP DASTM XP-8747-CE6 which can fulfill the load testing phase. In addition, the use of relays become fewer, I/O that is used in the design of new controller is 43 I/O, while at the beginning of the system using 125 relay.

Keywords— leaf spring, PAC, HMI, IEC 61131-3, relay

I. PENDAHULUAN

Sistem pengujian beban pegas daun adalah salah satu bagian dari proses produksi pegas daun.Pada sistem ini, terbagi menjadi 3 fase, fase pra pengujian, pengujian dan pasca pengujian. Fase pra pengujian merupakan proses disiapkanya pegas daun sebelum diuji hingga siap untuk diuji, fase pengujian merupakan proses diujinya kualitas kelentura pegas dauna dan dipilah mana yang memenuhi standar konsumen atau tidak, sedangkan fase pasca pengujian merupakan proses dipindahkanya pegas daun dari fase pengujian.

Hanya saja, dalam pengoprasian sistem pengujian beban pegas daun di PT. Muarateweh masih bersifat konvensional.Sistem pengujian pegas daun dioprasikan menggunakan kontrol relai. Penggunaan kontrol relai ini memiliki kelemahan yaitujumlah kabel dan relai yang cukup

banyak yakni 125 relai sehingga cukup rumit, sulitnya mendapatkan komponen mesin, dan sulitnya mendeteksi permasalahan jika terjadi kerusakan.

Dengan keadaan tersebut, PT. Muarateweh Spring merencanakan modernisasi alat pada sistem pengujian beban pegas daun sehingga dapat mengurangi gangguan yang sering terjadi akibat penggunaan kontrol relai. Oleh karena itu pada penelitian ini akan didesain suatu sistem pengganti kontroler dan HMI pengujian beban pegas daun fase pengujian beban. Kontroler yang digunakan adalah PAC ICP DASTM XP-8747-CE6, sedangkan piranti lunak yang digunakan adalah Indusoft Web Studio V7.0 untuk desain HMI dan Isagraf V3.55 untuk desain program. Desain kontroler pengganti ini didesain berdasarkan kondisi sistem yang digunakan saat produksi di PT. Muarateweh Spring.

II. STUDI PUSTAKA

Saat kebutuhan produksi berubah maka demikian juga dengan sistem kontrolnya. Semakin besar kebutuhan produksi maka sistem kontrol konvensional (menggunakan relai mekanik) akan semakin rumit dan semakin tidak efisien [1]. Penggunaan sistem kontrol elektrik konvensional berbasis relai masih digunakan di beberapa industri. Padahal penggunaan relai memiliki kelemahan diantaranya sistem pengkabelan yang rumit, tidak fleksibel sehingga dalam pelacakan suatu masalah memerlukan waktu yang cukup lama. Selain itu, penggunaan relai sebagai pengontrol membutuhkan operator yang harus selalu mengawasi urutan kerja relai sehingga cukup membutuhkan waktu dan tenaga yang cukup besar [2].

Di dalam penelitian Sidiq Hadi Kuncoro, 2005 “Implementasi PLC (Programmable Logic Controller) sebagai pengganti relai untuk pengendalian proses boiler Wanson di PUSDIKLAT MIGAS Cepu” dilakukan perancangan untuk menggganti relai sebagai pengontrol sistem dengan PLC GE Fanuc seri 90-30 [3]. Program diagram tangga (ladder) dibuat menggunakan perangkat lunak Logicmaster 90. Kondisi kontaktor PLC ditampilkan pada HMI pada monitor komputer. Hasil dari pengujian pengujian program diagram tangga menggunakan modul elektronik dan HMI menunjukkan program yang telah dibuat untuk mengendalikan proses start-up boiler Wanson telah bekerja sesuai rencana.

Penelitian Zheng Wen, Zhang Yun-Bo, dan Xue Ye, 2012 “The Reseach of Key Technique on PAC to Realize Intelligent Control” membahas tentang desain struktur rangka program, sampling data, checking list dan perhitungan laju perubahan deviasi pada PAC [4]. Dikatakan bahwa PAC diterapkan secara luas dalam berbagai bidang teknik karena kehandalan tinggi dan kecepatan proses yang tinggi. PAC tidak hanya dilengkapi dengan fungsi seperti kontrol PC yang baik dalam analisis real-time dan megolah data, tetapi juga memiliki kehandalan seperti PLC.

Penelitian tentang penggunaan PAC juga pernah dilakukan oleh Igor Erceg, Stjepan Tusun, dan Gorislav Erceg, 2012 “The use of programmable automation controller in synchronous generator excitation system”membahas penggunaan PAC sebagai kontroler dalam sistem eksitasi generator sinkron [5]. Hasil dari penelitian ini menunjukan bahwa PAC dapat mengendalikan tegangan keluaran dari generator sistem eksitasi sinkron dengan parameter yang dikendalikan berupa kontrol digital.

Berdasarkan white paper yang dirilis oleh vendor GE 2010 “Increasing Productivity With Programmable Automation Controllers” menjelaskan tentang fitur-fitur PAC. Dikatakan bahwa saat ini tuntutan kemampuan sistem kontrol telah mendorong melampaui ruang lingkup dari PLC yang dapat diberikan. Selama dekade terakhir pengguna di insdustri otomasi telah semakin beralih ke kontroler PAC, yang memungkinkan fungsi logika yang multi-domain, motion, HMI dan pengendalian proses [6]. Dari beberapa sumber tersebut, penelitian ini akan didesain kontroler pengganti

menggunakan PAC pada proses sistem pengujian pegas daun fase pengujian pegas.

III. DASAR TEORI

A. Kontroler PAC

PAC (Programmable Automation Control) merupakan sebuah kontroler yang memiliki fitur penggabungan kemampuan kontroler PLC dan kontroler PC. PLC sebagai kontroler yang sudah umum digunakan di dunia industri memiliki kemampuan system operasi dengan performa tinggi, memungkinkan penambahan I/O dan cukup handal karena teknologi PLC telah teruji dalam beberapa tahun. PC sebagai sebuah kontroler memiliki kemampuan untuk komputasi, data akuisisi, serta jaringan dan konektivitas.

PAC sebagai pengembangan dari teknologi PLC memiliki kegunaan yang telah terintegrasi dengan fungsi-fungsi berikut yakni kemampuan menghitung, kontrol loop PID, akuisisi data, dan pengiriman data.Bila dibandingkan dengan PLC, perlu tambahan perangkat pada PLC, sedangkan pada PAC sudah terintegrasi.

Menurut ARC Advisory Group, sebuah perusahaan vendor kontroler, membeli PAC sering lebih terjangkau daripada menambah PLC dengan kemampuan serupa. Dengan PAC, dapat mengurangi biaya dan memiliki domain industri yang lebih luas. Keuntungan PAC adalah sebagai berikut [7]:

Single kontroler, yang terintegrasi dengan beberapa domain.

Desain modul yang memudahkan penambahan ekspansi modul.

Jaringan dan komunikasi sistem yang berbeda dan memberikan data yang lebih akurat dan tepat waktu.

Secara umum, PAC merupakan kontroler yang multi fungsi, multi domain, multi tasking, multi modular, standar dan efisien, dan multi jaringan. Perbedaan antara PAC dengan teknologi kontroler lain saat ini dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 1 Perbandingan fitur teknologi kontroler.

Fitur PC PLC RTU DCS PACCocok untuk dunia industry v v vKontrol diskrit/kontrol sekuensial

v v v

Kontrol proses (batch atau kontinu)

v v v v

Pengawasan dan kendali jarak jauh ; SCADAMotion control v vMulti domain (kemampuan logika, kontrol proses, dikrit, motion, monitoring, data akuisisi

v v

Fungsi kontrol terdistribusi v vOperasi lokal berjalan ketika terjadi kegagalan

v v

Multifungsi vMulti tasking v vPemindaian I/O dan pemrosesan yang efisien

v v v

Aplikasi data intensif seperti proses batch

v v v v

Floating point v v v vSistem densitas tinggi v v

Modul fleksibel vPilihan komunikasi yang luas v v vOpen languages dan protokol standar

v v v

Networking interface standar, terbuka

v v

Mendukung ke berbagai vendor piranti lunak dan piranti keras

v v

Piranti lunak dan piranti kerasterintegrasi

v v

Terintegrasi untuk dikembangkan pada berbagai aplikasi (diskrit, analog dll)

v

Common tagname database v vTidak ada batasan tagname v

Sumber [7]

B. IEC 61131-3

International Electrotechnical Commission (IEC) 61131-3 merupakan dokumen pedoman pemrograman PLC. PAC yang digunakan sebagai pengganti kontroler sistem pengujian pegas daun menggunakan pedoman ini dalam pemrograman. PAC dapat diprogram menggunakan 6 bahasa, yakni Ladder Diagram (LD), Structured Text (ST), Function Block Diagram (FBD), Instruction List (IL), Sequential Function Chart (SFC) dan tambahan bahasa program flow chart(FC). Bahasa pemrogram yang digunakan pada penelitian ini hanya 2 yakni LD, dan ST.

C. HMI

HMI (Human Machine Interface) merupakan sebuah tampilan interface(antarmuka) antara manusia dengan mesin. HMI berupa komputer dengan tampilan di monitor yang dapat melihat keseluruhan suatu sistem. Fungsi HMI diantaranya adalah sebagai memonitor proses, pengaturan nilai, alarm, dan trending. [8]

Dalam pembuatan HMI diperlukan pendefinisian masukan dan keluaran beserta tipe data. Setelah diperoleh informasi tersebut adalah penentuan alamat agar dapat diintegrasikan dengan program. Pembuatan grafis umumnya dapat memanfaatkan fitur library yang biasanya dimiliki oleh piranti lunak pembuatan HMI.

D. Instrumen Pengukuran dan Kontrol

Sistem instrumentasi untuk melakukan pengukuran merupakan susunan beberapa alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran dari variabel yang diukur dan memberikan keluaran berupa nilai yang terukur. Nilai terukur tersebut selanjutnya akan menjadi suatu masukan bagi instrumen kontrol untuk untuk menguntrol keluaran pada nilai tertentu. Dengan adanya instrumen pengukuran dan kontrol ini dapat membantu untuk menjaga konsistensi produk yang baik.

1) Limit Switch: Limit switch merupakan alat mendeteksi pergerakan atau posisi dengan cara menekan bagian kepala pada batasan tertentu misalnya 45’. Akibat pergerakan ini akan terjadi kontak di bagian mikro switch sehingga dapat menghasilkan sinyal listrik. Sensor ini memiliki 2 kontak yakni NO (saklar normal terbuka) dan NC

(saklar normal tertutup) dimana salah satu kontak akan terjadi ketika ditekan.

2) Enkoder inkremental : Enkoder merupakan alat yang menghasilkan keluaran digital berupa pulsa sebagai hasil pergeseran sudut. Enkoder inkremental terdiri dari sebuah piringan yang berputar bersama batang. Piringan putar memiliki beberapa celah untuk dilewati oleh berkas cahaya dan dideteksi oleh sensor. Pada saat batang dan piringanya berputar maka akan dihasilkan pulsa akibat pergeseran sudut. Besarnya pulsa yang terhitung akan menggambarkan pergeseran sudut yang terjadi [9].

3) Loadcell: Loadcell merupakan alat yang menghasilkan sinyal listrik ketika menerima gaya atau beban. Biasanya didalam loadcell terdapat strain gaugeyang berfungsi untuk menambah nilai resistansi ketika diregangkan dan berkurang bila dirapatkan [9]. Strain gauge tersebut terhubung pada rangkaian jembatanwheatstone.

4) Katup solenoid : Katup solenoid merupakan elemen aktuator yang digunakan untuk menyalakan atau memadamkan tekanan hidrolik atau pneumatik. Katup solenoid mengontrol pergerakan dari suatu benda atau bagian mesin tertentu. Pada saat menerima sinyal eksternal berupa sinyal mekanis, listrik ataupun tekanan dapat mengubah arah, menghentikan, atau memulai aliran fluida pada beberapa bagian dari suatu rangkaian pneumatik/hidrolik.

E. Pemrosesan Sinyal ADC

PAC sebagai sebuah kontroler memerlukan suatu konversi nilai dari suatu sinyal analog agar data dari sensor yang mengeluarkan sinyal analog dapat digunakan. Konverter digital ke analog (ADC/ Analogue digital conversion) meruapakan metode pemrosesan sinyal untuk mengkonversi sinyal analog menjadi digital.

Prinsip kerja dari ADC ini adalah dengan mengambil sinyal analog kemudian diubah menjadi pulsa-pulsa waktu yang regular. Rentetan pulsa ini akan membentuk sinyal yang akan dicuplik dan ditahan. Hasilnya akan terdapat sinyal rendah dan tinggi, yang disebut sebagai bit. Kumpulan bit akan membentuk bilangan ADC, nilai ini yang dibaca oleh modul PAC melalui modul i87016w.

IV. PELAKSANAAN PENELITIAN

A. Alat PenelitianAlat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah :1. Kontroler PAC ICP DASTM XP-8747-CE6, memiliki

spesifikasi catu daya +10 ~ +30 VDC, CPU AMD LX 800, memori sistem DDR SDRAM 512 MB, terminal VGA, 4 terminal komunikasi RS-232/RS-485 dan 2 terminal ethernet. I/O modul yang dimiliki yakni 7 slot I/O modul [11].

2. Enkoder inkremental E50S-8-1000-3-T-24 produk dari Autonics.

3. Injector jenis kalibrasi tegangan/arus, model CC-421.4. Catu daya 24VDCdan 12VDC

5. Kabel ethernet UTP RJ-456. Piranti lunak pemrograman Isagraf 3.557. Piranti lunak HMI InduSoft WebStudio V7.0

B. Bahan PenelitianBahan penelitian yang digunakan merupakan doukumen

sumber data dan informasi mengenasi sistem pengujian pegas daun di PT. Muarateweh Spring, yakni diagram rangkaian kontrol dan panduan manual mesin uji pegas SA-883-1 TOYO BALDWIN CO.,LTD.

C. Tata Laksana PenelitianTata laksana penelitan merupakan urutan pelaksanaan

penelitian yang penulis gunakan. Gbr 1. menjelaskan urutan tata laksana penelitian desan pengganti kontroler sistem pengujian pegas daun fase pengujian beban di PT. Muarateweh Spring.

Gbr 1.Diagran alir penelitian.

1) Identifikasi sistem:Identifikasi sistem dilakukan dengan cara meninjau sistem yang ada dengan membaca studi literatur. Hasil identifikasi sistem ini berupa tabel masukan, keluaran dan diagram alir sistem.

2) Desain Konfigurasi PAC:Desain konfigurasi PAC meliputi penggambaran instalasi sistem ketika akan digunakan sebagai kontroler di lapangan.

3) Desain Program:Pembuatan program PAC ini akan dibuat menggunakan piranti lunak. Isagraf 3.55 yang terintegrasi dengan PAC PAC ICP DASTM XP-8747-CE6 dan memenuhi standar IEC 61131-3. Bahasa pemrograman yang akan digunakan adalah LD, dan ST.

4) Desain HMI:Pembuatan desain HMI sistem pengujian pegas daun fase pengujian akan menggunakan piranti lunak InduSoft Web Studio7.0. HMI didesain dengan mengacu pada keadaan sistem agar operator dapat dengan cepat mengenali HMI.

5) Pengujian: Tahap pengujian ini merupakan simulasi hasil desain program dan HMI yang telah diberi pengalamatan.

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Identifikasi SistemSistem pengujian pegas daun terdiri dari terdiri dari 3 fase

yakni fase pra pengujian, pengujian dan pasca pengujian. Fase pra pengujian merupakan fase untuk menyiapkan pegas daun agar siap diuji, diawali oleh memasang pegas daun pada mesin hingga memposisikan pegas daun agar siap uji pada fase pengujian. Fase pengujian merupakan fase untuk menguji kualitas pegas daun terdiri dari presetting dan testing. Pada fase ini pegas daun akan diberi beban yang lebih berat daripada beban kerja pegas daun sehingga pegas daun akan menekuk ke dalam arah ketebalan. Hasil ini akan diukur oleh loadcellberupa gaya tolak pegas daun dan akan ditampilkan pada tampilan LED untuk selanjutnya akan dipilah berdasarkan batasan acuan yang telah ditetapkan perusahaan. Fase pasca pengujian merupakan fase untuk memindahkan pegas daun dari posisi uji, sehingga mesin siap untuk digunakan oleh pengujian pegas berikutnya.

Penelitian ini didesain untuk fase pengujian beban saja. Pada fase pengujian ini parameter pengukuran pegas daun yang digunakan adalah beban (kg) dan defleksi (mm) menggunakan sensor loadcell dan enkoder. Komponen-komponen yang terlibat dari sistem ini diantaranya adalah Shift Cyl, Ram Cyl, Ram Cyl Slowdown, enkoder dan loadcell ditunjukan Gbr 2.

Gbr 2. Komponen sistem fase pengujian pegas daun. [10]

Shift Cyl merupakan bagian dari mesin pengujian pegas daun yang berfungsi untuk menyangga pegas daun agar dapat diuji oleh loadcell.

Ram Cyl merupakan bagian dari mesin pengujian pegas daun yang berfungsi untuk menggerakan loadcell naik atau turun berdasarkan nilai pengaturan Ram Cyl.

Ram Cyl Slowdown merupakan bagian dari mesin pengujian pegas daun yang berfungsi untuk menurunkan kecepatan Ram Cyl ketika turun.

Enkoder merupakan bagian dari mesin pengujian pegas daun yang berfungsi sebagai sensor perpindahan.

Loadcell berfungsi untuk mengukur nilai beban pegas daun. Terdapat 3 jenis loadcell yang terdapat pada mesin pengujian pegas daun, yakni 5T, 20T dan 30T.

Secara umum proses pada fase pengujian terdiri dari pengaturan, operasi, dan pemilahan. Gbr 3. menunjukan diagram alir proses pada fase pengujian beban.

Gbr 3. Diagram alir proses padafase pengujian beban.

Proses mulai merupakan proses inisiasi agar fase pengujian siap dilaksanakan, disiapkan pada fase pra pengujian. Pada proses ini, sumber catu daya dan oli harus sudah siap sebagai syarat pertama pengoperasian mesin. Selanjutnya adalah memposisikan Shift Cyl turun sedikit dari posisi limit switch Shift Cyl atas.

Pengaturan diperlukan untuk menentukan jenis operasi pengujian pegas daun dan memberikan pengaturan kualitas pegas daun yang diinginkan. Langkah pertama adalah menentukan jenis loadcell yang akan digunakan berdasarakan beban yang akan diberikan kepada pegas daun. Operator dapat memilih 5T, 20T, atau 30T dengan menggeser loadcell secara manual. Kemudian memastikan mode operasi manual atau auto pada fase pra pengujian. Setelah ditentukan mode operasi, selanjutnya menentukan mode pengujian yang akan digunakan yakni constant load yakni pengujian berdasarkan beban (kg) atau constant def pengujian berdasarkan kelenturan (mm). Pengaturan berikutnya adalah menentulan apakah pegas daun akan diuji atau tidak. Ketika akan diuji maka pengujian dilakukan secara presetting (P) dan testing(T), sedangkan jika hanya ingin menguji mesin cukup mode P atau T saja. Pada pengujian berdasarkan beban tidak terdapat mode P.

Tahap pengatruan terakhir adalah memasukan nilai pengaturan yang terdiri dari pengaturan nilai Ram Cyl yang berfungsi untuk menentukan posisi Ram Cyl kapan naik atau turun dan pengaturan nilai pemilahan pegas daun. Pengaturan nilai Ram Cyl terdiri dari memasukan nilai upper point, sub dan maindengan syarat upper>sub>main. Nilai sub dan main tergantung mode yang dipilih P atau T, sedangkan upper point dimasukan saat P+T. Pada pengaturan nilai pemilahan, teridri

dari nilai 1, 2, 3, dan 4.Kisaran nilai pemilahan kelenturan adalah ±0.0 - 999.9 mm, sedangkan pemilahan beban 0 – 30000 kg.

Proses operasi pada sistem pengujian beban pegas daun fase pengujian terdiri dari dengan berbagai mode P, T, dan P+T.Syarat awal sebelum pengujian adalah Shift Cyl dalam posisi turun dibawah LS Shift Cyl atas, kemudian jika mode P+T proses adalah sebagai berikut :

1. Ram Cyl turun setelah 1 detik dan Ram Cyl Slowdown aktif.

2. Nilai sub presetting dideteksi enkoder, Ram CylSlowdown mati dan pembacaan nilai beban presetting dimulai.

3. Nilai main presetting dideteksi enkoder, pembacaan nilai beban presetting selesai.

4. Ram Cyl naik.5. Nilai enkoder upper terbaca.6. Ram Cyl berhenti7. Ram Cyl turunsetelah 1detik.Pada saat turun Ram Cyl

Slowdown kembali aktif.8. Nilai sub testing terbaca dideteksi enkoder, Ram Cyl

Slowdown mati, dan pembacaan nilai beban pegas daun dimulai.

9. Nilai main testing dideteksi enkoder, dan pembacaan nilai beban testing selesai.

10. Ram Cyl naik.11. Ram Cyl berada di bagian atas sistem, mengaktifkan

LS ram atas.12. Fase pengujian selesai, dan mengaktifkan internal

relai ‘reset’.Dari langkah tersebut mode P dimulai dari point nomor 1-4

kemudian Ram Cyl mengaktifkan LS ram atas. Mode T dimulai dari point nomor.

B. Identifikasi I/OBerdasarkan hasil identifikasi I/O dilapangan dan buku

manual, diperoleh informasi jumlah keseluruhan I/O yang digunakan sistem pengujian pegas daun adalah sebanyak 46 masukan sedangkan untuk keluaran sebanyak 42 keluaran. Untuk sistem pengujian pegas daun fase pengujian beban, memiliki 18masukandan 15 keluaran yang terhubung pada 39 relai. Rincian I/O fase pengujian beban ditunjukan Tabel 2.

Tabel 2.Rincian I/O fase pengujian beban.

Jenis I/O JumlahLS (limit switch) 4 masukan digitalPB (push button) 4 masukan digitalSelektor 7 masukan digitalPulsa enkoder 1 masukan analogBit loadcell 1 masukan analogSolenoid 4 keluaran digitalPL (pilot light) 9 keluaran digital

C. Desain Konfigurasi PACHasil identifikasi I/O kebutuhan sistem, modul I/O yang

digunakan terdiri dari modul i-8050w, i-8084w, dan i-87016w. Modul i-8050w berfungsi untuk menerima masukan

dan mengeluarkan keluaran digital. Modul i-8084w berfungsi untuk membaca masukan pulsa dari enkoder, sedangkan i-87016w berfungsi untuk membaca masukanbit dari loadcell berupa tegangan. Tabel 3 menunjukan konfigurasi modul pada PAC. Pada kolom ‘No’ memberikan informasi nomer I/O, ‘Tag’ menunjukan nama I/O.

Tabel 3. Konfigurasi modul PACMODUL No Tag Deskripsi

i8050INPUT

(config = 0)

13 LS 16 Ram Up14 LS_17 Ram Down15 LS_18 5T,20T,30T16 LS_19 5T,20T,30T

i8050OUTPUT

(config = FFFF)

2 SOL_2 Ram cyl Downward3 SOL_3 Ram cyl Upward9 SOL_9 Ram cyl Slow Down10 SOL_10 Ram cyl Downward

i8084w(enkoder)

Ch1 Nilai_enc Pulsa enkoder

i87016w(strain gauge)

Ai 1 Berat_1 Bit

D. Desain Program PACPiranti lunak yang dipakai untuk pembuatan program PAC

adalah Isagraf 3.55. Pada desain program PAC ini terdiri dari 3 tahap yaitu konfigurasi Isagraf 3.55, menentukan variabel I/O sistem pengujian pegas daun fase pengujian pegas dan pemrograman PAC.

Sebelum memulai pembuatan program diperlukan persiapan konfigurasi program.Hal ini perlu dilakukan agar program tidak terjadi kesalahan yang disebabkan oleh pengaturan piranti keras dan dapat diunduh ke PAC.

1.Menghubungkan modul I/O2. Mengatur compiler3. Menuliskan alamat PAC 192.168.1.72 dan nomor port 502Penentuan I/O merupakan bagian penting dari desain

program. Berdasarkan kebutuhan sistem yang telah dianalisis dan jenis data dilapangan, I/O utama yang digunakan ditunjukan oleh Tabel 4, Tabel 6, Tabel 7 dan Tabel 8.

Tabel 4. I/O tipe data boolean.Tag Atribut Deskripsi

SOL_2 Output Katup solenoid Ram Cycle turunSOL_3 Output Katup solenoid Ram Cycle naikSOL_9 Output Katup solenoid Ram cyl Slow Down

SOL_10 Output Katup solenoid ram Cycle DownwardSOL_11 Output Katup solenoid shift cyl naikSOL_12 Output Katup solenoid shift cyl turunLS_16 Input Limit switch Ram UpLS_17 Input Limit switch Ram DownLS_18 Input Limit switch 5T,20T,30TLS_19 Input Limit switch 5T,20T,30TPB_39 Internal Push button Ram cyl downwardPB_40 Internal Push button Ram cyl UpwardPB_43 Internal Push button ram auto start

man_auto Internal selektor mode manual/auto

low_high Internal selektor 0 = low speed, 1 = high speed

selector_auto Internal selektor 0 = manual, 1 = autorst_weight Internal mengembalikan nilai 0 pada counterpresetting Internal mode pengujian sebelum testing

testing Internal mode pengujian berat produk

CR_pre_test Internal mode pengujian set & test

Const_LOAD_DISP Internalmode pengoprasian RAM berdasarkan deflextion atau load, 0= deflection; 1= load

PL_27 Internal Indikator Ram cyl naikPL_29 Internal Indikator mode manualPL_30 Internal Indikator mode autoPL_31 Internal Indikator mode presetingPL_32 Internal Indikator mode testingPL_33 Internal Indikator mode set&testPL_34 Internal Indikator mode const defPL_35 Internal Indikator mode const loadPL_36 Internal Indikator 20TPL_37 Internal Indikator 30TPL_38 Internal Indikator 5T

PL_ALARM Internal Indikator memberitahukan masalah pada pengaturan atau overload

Tabel 5. I/O tipe data integerTag Atribut Deskripsi

nilai_enc input membaca nilai pulsa enkoder

lolo_input Internal setting batasan nilai beban "1", dimana 1<2<3<4 untuk sortir kategori

lo_input Internal setting batasan nilai beban "2", dimana 1<2<3<4 untuk sortir kategori

hi_input Internal setting batasan nilai beban "3", dimana 1<2<3<4 untuk sortir kategori

hihi_input Internal setting batasan nilai beban "4", dimana 1<2<3<4 untuk sortir kategori

ai_berat_1 Internal pembacaan nilai beban (kg) pada loadcell

main_value Internal

setting untuk nilai turun RAM untuk mencapai MAIN berdasarkan nilai beban (mode "const load"), sehingga solenoid upward aktif

posisi Internal setting nilai posisi enkoder terhadap limit switch

sub_value Internal

setting untuk nilai turun RAM untuk mencapai SUB berdasarkan nilai beban (mode "const load"), sehingga solenoid slowdown tidak aktif

alarm_berat

Internal batas maksimum beban, sehingga akan menyalakan alarm overload

hi_nilai_berat_1

Internal kaliberasi berat nilai 'tertinggi'

lo_nilai_berat_1

Internal kaliberasi berat nilai 'terendah'

Tabel 6. I/O tipe data realTag Atribut Deskripsi

upper_Point Internal setting nilai upper pointhi_bit_berat_1 Internal kalibrasi loadcell nilai bit highhi_length_real Internal kalibrasi enkoder jarak high (mm)

hi_nilai_enc_real Internal kalibrasi enkoder pulsa high (mm)lo_bit_berat_1 Internal kalibrasi loadcell nilai bit lowlo_length_real Internal kalibrasi enkoder jarak low (mm)

lo_nilai_enc_real Internal kalibrasi enkoder pulsa low (mm)nilai_length Internal nilia jarak (mm) yg terbaca

presetting_main Internalsetting nilai presetting main, sebagai batas turun RAM, untuk mengaktifkan solenoid upward

presetting_sub Internalsetting nilai presetting sub, sebagai batas untuk menonaktifkan solenoid slowdown

testing_main Internalsetting nilai testing main, sebagai batas turun RAM, untuk mengaktifkan solenoid upward

testing_sub Internalsetting nilai testing sub, sebagai batas turun RAM, untuk untuk menonaktifkan solenoid slowdown

Tabel 7. I/O tipe data timer.Tag Atribut Deskripsi

T12 internalwaktu yang diperlukan untuk Ram cyl dapat turun, 1 detik

T13 internalwaktu yang diperlukan untuk Ram cyl dapat naik, 1 detik

Desain program dibuat menjadi beberapa bagian yakni logika inisiasi, logika program uji, logika pembacaan enkoder, logika pembacaan loadcell, logika pengeturan preseter, dan logika alarm. Program dibuat menggunakan 2 bahasa PLC berdasarkan IEC-61131-3 yakni LD, dan ST. Pada dasarnya program yang didesain di setiap bagain memiliki kesamaan, tergantung jenis masukan dari sistem dan keluaran seperti apa yang diinginkan.

1) Program LS: Pada program LS didesain ketika masukan sensor dilapangan aktif, akan mengkatifkan internal relai LX sebagai keluaran agar program dapat mudah digunakan untuk rung berikutnya. Masukan dari LS didesain saklar terbuka (NO). Sebagai syarat elemen LS aktif,adalah elemen daya listrik R51 bernilai 1 dan jikaprogram terdapat interupsi, elemen interupsi tersebut didesain saklar tertutup (NC).Pada LS loadcell keluaran dari program ini berupa indikator PL. Gbr.5 merupakan contoh program LS. 18 Program LS diaplikasikan juga pada LS16, LS17, dan LS19.

Gbr 4. Contoh program LS

2) Program PB: Program PB merupakan program didesain ketika tombol panel kontrol ditekan. Ketika sebuah tombol PB yang didesain saklar nomal terbuka ditekan, maka sebuah elemen PB akan aktif, ketika dilepas elemen tersebut menjadi tidak aktif. Dalam praktiknya ketika suatu keluaran akibat PB perlu dipertahankan agar selalu aktif ketika PB dilepas. Program didesain latch. Gbr. 6 menunjukan contoh program PB, pada bagian atas merupakan program PB dengan latch keluaran R119 dan bagian bawah menunjukan program PB. Program PB digunakan pada PB ram auto, ram turun, ram naik, dan alarm.

Gbr 5. Contoh program PB

3) Program selektor: Program selektor didesain berupa program untuk memilih salah satu opsi jika terdapat 3 opsi.

Misalnya seperti pada program selektor mode pengujian P, T, P+T Gbr 7. Pada program tersebut, ketika syarat R51 terpenuhi dan mode set-test dipilih maka mode lain tidak akan aktif. Sebagai keluaran dari masukan selektor ini adalah indikator PL.

Gbr 6. Contoh program selektor.

4) Program internal: Dalam kenyataanya, program internal tidak ditampilkan sebagai piranti pensaklaran yang nyata atau dilapangan. Program internal ini merupakan bit-bit yang tersimpan dalam memori dan dapat menyambungkan antar elemen program lainya. Misalnya adalah keberadaan LX seperto Gbr. 5.

5) Program pembacaan analog: Unutk data analog, PAC ini menggunakan modul i8084w untuk membaca masukan enkoder berupa pulsa dan modul i-87016w untuk membaca masukan dari laodcell berupa bit. Masukan akan terbaca dengan desain program blok fungsi. Dalam pembacaan data analog ini perlu diperhatikan tipe data karena akan mempengaruhi nilai ketelitian. Gbr. 8 menunjukan bahwa masukan pulsa enkoder nilai_enc terbaca 0.

Gbr 7 .Contoh program pembacaan analog.

6) Program konversi: Program konversi diperlukan untuk mengkonversi tipe data. Dalam IEC 61131-3 terdapat beberapa blok fungsi yang berfungsi untuk mengkonversi tipe data, misalnya ANA untuk mengkonversi boolean, real, message ke integer, REAL mengkonversi integer ke real, TMR mengkonversi integer ke timer, dan BOO mengkonversi ke boolean. Gbr 9 menunjukan contoh program mengkonversi tipe perhitungan pulsa dengan data real menjadi tipe data integer.

Gbr 8. Contoh program konversi.

7) Program penyekalaan: Program ini berperan penting untuk mengkalibrasi nilai enkoder dan loadcell agar sesuai dengan keadaan lapangan. Program didesain menggunakan bahasa ST untuk membuat blok fungsi. Blok fungsi tersebut kemudian digunakan pada bahasa LD. Persamaan kalibrasi

yang digunakan untuk enkoder dan pada dasarnya digunakan juga untuk loadcell adalah :

EU VALUE=Pulsaterbaca×Perpindahan

Pulsa (1)Persamaan tersebut kemudian didesain menggunakan

program ST karena lebih mudah untuk didesain. Kemudian dibuat sebuah blok fungsi SCALE_IN. Gbr. 10 menunjukan desain program kalibrasi, pada bagian bawah merupakan persamaan kalibrasi, dan diatasnya adalah blok fungsinya.

Gbr 9. Contoh program penyekalaan.

8) Program pewaktu: Program pewaktu merupakan program pengontrolan terhadap parameter waktu. Pada sistem fase pengujian program ini digunakan untuk mengendalikan waktu turunya Ram Cyl. Penulisan dari nilai waktu perlu diperhatikan dan sesuai dengan IEC-61131-3. Pada program ini waktu yang diatur selama 1 detik (T#1s). Gbr. 11 menunjukan blok fungsi pewaktu dengan nilai T12= 1detik.

Gbr 10. Contoh program pewaktu.

9) Program pembacaan HMI; Program pembacaan HMI berfungsi untuk menuliskan nilai yang dimasukan pada HMI sehingga dapat dibaca oleh program. Tidak ada program khusus dalam mendesain program ini, hanya saja yang harus diperhatikan adalah pengintegrasian alamat pada program dan HMI, yang akan dibahas di bagian HMI. Contoh program ini adalah pengaturan nilai Ram Cyl upper yang ditunjukan Gbr.12. Selain itu digunakan juga pada nilai sub, main, dan pengaturan nilai pemilahan.

Gbr 11. Pembacaan HMI

10) Program pemilahan produk: Program ini didesain menggunakan bahasa ST. Ketika nilai pengukuran x, x<1, maka kategori “--“ atau lolo_output, 1<x<2, maka “-“atau lo_output, 2<x<3 maka “0” atau normal_output, 3<x<4 maka “+” atau hi_output dan x>4 maka “++” atau hihi_output. Desain program ini ditunjukan oleh Gbr.13.

Gbr 12. Desain program pemilahan produk.

11) Program menghitung produk: Program ini didesain untuk menghitung jumlah produk yang telah diuji. Program ini menggunakan program pencacah (CTU). Gbr.14 menunjukan program pencacah yang digunakan.

Gbr 13. Desain program menghitung produk.

E. Desain HMIPembuatan tampilan HMI dilakukan dengan bersumber dari

keadaan sistem pengujian pegas daun di lapangan. Dalam piranti lunak indusoft web studio v7.0 terdapat pengaturan driver yang digunakan untuk menentukan jenis komunikasi. Jenis komunikasi dipilih adalah komunikasi modbus TCP, oleh karena itu pengaturan driver yang digunakan adalah MOTOCP pada menu communications drivers. Pengaturan berikutnya adalah pengaturan alamat komunikasi TCP/IP. Alamat IP yang digunakan PAC adalah 192.168.1.72 dan nomor port 502.

Tampilan HMI fase pengujian beban ditunjukan Gbr. 15 dibagi menjadi beberapa bagian yakni bagian overview, panel kontrol, dan kalibrasi enkoder dan loadcell. Pada dasarnya pembuatan HMI ini memanfaatkan library yang tersedia pada software HMI Indusoft dan beberapa gambar ditambahkan hasil olahan piranti lunak grafis. Adapun pendesainan HMI menggunakan cara me-link antar gambar dan membeikan kondisi 1 atau 0. Ketika desain telah selesai pastikan alamt HMI yang akan digunakan terhubung pada alamt yang benar di program, misalnya tipe data boolean LS38 dengan alamat

209 di Isagraf terhubung dengan 0X:209 di HMI. Alamat 0X menunjukan tipe data dari program.

Gbr 14. Tampilan HMI fase pengujian beban.

F. PengujianPengujian merupakan simulasi hasil desain program dan

HMI yang telah diberi pengalamatan. Simulasi dilakukan dengan menggunakan satu laptop sebagai HMI dan PAC sebagai kontroler. Tabel 8 menunjukan hasil pengujian beberapa program fase pengujian.

Tabel 8. Hasil pengujian.

Jenis Pengujian

Kondisi HasilSesuai/tidak

Pengujian logika inisiasiPenentuan beban loadcell (5T)

R51=PL_21=1, LS_19=LX_19=1

PL_38 Sesuai

Penentuan mode pengujian (const def)

R51=PL_21=1, Const_load_disp=0

PL_34=1 Sesuai

Logika ujiRam cyl naik

R101=1,CR_T12=1 R122=SOL3=1 Sesuai

Logika pembacaan HMIPengaturan posisi

Menulis nilai 300 ke posisi_realdi HMI

Tampilan HMI Sesuai

VI. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Penelitian ini menghasilkan desain program dan HMI yang dapat diterapkan pada kontroler PAC ICP DASTM XP-8747-CE6 untuk sistem pengujian pegas daun fase pengujian beban. Hasil desain telah diuji terhadap kesesuaian dengan proses pengujian pegas daun fase pengujian pegas di PT. Integra Automation. Hasil penelitian tersebut adalah sebagai berikut :

1. Desain pengganti kontroler dan HMI menggunakan kontroler PAC ICP DASTM XP-8747-CE6 memenuhi proses pengujian sistem pegas daun fase pengujian beban.

2. Penggunaan relai yang lebih sedikit, secara keseluruhan sistem jumlah I/O yang digunakan pada desain kontroler baru adalah 43 I/O, sedangkan pada sistem awal menggunakan relai sebanyak 125 relai Fase pengujian mengurangi penggunaan relai yang awalnya 39 relai menjadi 33 I/O.

3. Tampilan HMI untuk menjalankan fungsi panel kontrol dan pemilahan pegas daunberfungsi dengan baik.

4. Desain program sistem pengujian pegas daun dapat menggunakan Program LD dan ST pada PAC.

Dengan demikian, desain pengganti kontroler ini dapat digunakan sebagai pengganti kontrol relai konvensional yang terdapat di PT. Muarateweh Spring.

B. SaranSaran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya

adalah pada desain HMI ditambahkan fitur untuk menyimpan pengolahan dataagar setiap pemilahan kualitas pegas daun dapat disimpan. Selain itu dapat ditambahkan fitur untuk menyimpan riwayatproduksi agar perusahaan dapat memantau jumlah produksi setiap harinya.

REFERENSI

[1] Putra, A.E. PLC Konsep Pemrograman dan Aplikasi. Cetakan Pertama, Penerbit Gava Media, Yogyakarta, 2004.

[2] Achmad, Balza. Pemrograman PLC Menggunakan Simulator. Andi, Yogyakarta, 2007.

[3] Sidiq Hadi Kuncoro, Implementasi PLC (Programmable Logic Controller) sebagai pengganti relai untuk pengendalian proses boiler Wanson di PUSDIKLAT MIGAS Cepu. Skripsi Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 2007

[4] Zheng Wen, Zhang Yun-bo, dan Xue Ye. “The Research of Key Technique on PAC to Realize Intelligent Control”. The 7th International Conference on Computer Science & Education (ICCSE 2012), hal. 1006 – 1009, Merbourne, 14 – 17 Juli 2012.

[5] “The Use of Programmable Automation Controller I Synchronous Generator Excitation System”. IECON 2012 – 38th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society , hal. 2055 - 2060, 25 - 28 Oktober 2012.

[6] Increasing Productivity With Programmable Automation Controllers. White Paper, General Electric, 2010/

[7] Understanding PACs in Industrial automation. White Paper, ARC Advisory Group, 2007.

[8] Said, Hanif. Aplikasi PLC dan Sistem Pneumatik pada Manufaktur Industri. Andi, Yogyakarta, 2012.

[9] Bolton, W. Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol. Erlangga, Jakarta, 2006.

[10] Anonim.Instruction Manual SA-883-1. Dokumen teknis, TOYO BALDWIN CO.,LTD.

[11] Anonim. Datasheet xp-8047_8347_8747-ce6. Dokumen teknis, ICP DAS Co., LTD., USA, 2013.